JP3005727B2

JP3005727B2 - 焼却炉

Info

Publication number: JP3005727B2
Application number: JP3183233A
Authority: JP
Inventors: 国和荒ヶ田; 広司下見
Original assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JPH055513A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水処理場から発生し
た汚泥や粕等の流動体の廃棄物や湿った粉体を焼却する
焼却炉に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、工場などから排出される産業廃棄物
などは固形にしたり燃焼したりして処理を行っている。
また、下水処理場や様々の加工過程において発生した汚
泥や湿った粕等には多量の水分が含まれているが、直接
バーナにより燃焼させることで処理を行うことがある。
この汚泥の燃焼にあたり、水分の蒸発に大量の熱が奪わ
れるので、高圧の焼却炉を使用して水分の蒸発を抑制
し、バーナの燃焼熱の損失を軽減して燃焼するようにし
ていた。また、汚泥などを燃焼処理する別な仕方とし
て、汚泥を予め乾燥し、この乾燥した汚泥を籾殻等を燃
焼する通常の炉を用いてバーナで燃焼するようにしたも
のがある。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】ところで、乾燥した汚泥はほ
とんど粉体状になり、また、それ自体火力が低いので自
然燃焼させることが難しく、従来の汚泥の燃焼処理はバ
ーナのみで燃焼するようにしていたので大量の燃料を必
要とし、省資源の点で問題がある。また、前述したよう
に、高圧雰囲気を併用した炉、あるいは燃焼装置の他に
乾燥装置を設けた施設とした場合には設備費が嵩むとう
問題があり、汚泥などの性質上、それ自体火力が低いの
で燃焼温度が上昇しにくく自然燃焼させることができ
ず、バーナを使用しないと燃焼が途切れる事が有るので
余分な燃料を必要とし、また、乾燥後の汚泥などは木材
等と違って軽い微細な粉末であるので、燃焼した後にい
わゆるオキが出来ず、一旦火が消えると着火しないと言
う問題がある。また、乾燥後の汚泥などは軽い微細な粉
末であるので、この粉末を燃焼した場合には燃焼ガスの
中に微細な煤煙が混在し廃棄口から飛散するので環境を
悪化させると言う問題を生じる。

【０００４】本発明は、汚泥等を燃焼させるために、特
別な乾燥装置を設けることなく燃焼炉内で乾燥し、か
つ、自然燃焼を可能にし、さらに煤煙をも処理するよう
にした焼却炉を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明においては、炉内
の天井に焼却材料を混入した水を水滴状に散布するため
の散布装置を設置すると共に、乾燥域を介在して下方
に、中央に向かって下がる傾斜面とした環状のシュート
を設置し、該シュートの内孔に、突起を全面に有する燃
焼ブロックをストッパに立設し、該燃焼ブロックの下部
付近にバーナを配すると共に、該燃焼ブロックの直上方
に円錐形状の斜面を有する遮蔽板を配設し、前記炉の上
部に熱ポンプの入力側に接続する吸気管を配設すると共
に、炉の下部に熱ポンプの出力側に接続する送気管を配
設したことを特徴とする。なお、前記燃焼ブロックの下
部に焼却材料の再着火用に電熱線を装着しても良い。

【０００６】

【作用】上記のように構成することによって、焼却材料
を混入した水は散布装置によって炉内を小さな水滴とな
って降下し、乾燥域で乾燥され、シュートおよび遮蔽板
に降り掛かる。ここで、熱ポンプによって炉内の下部か
ら送気される熱風により、炉内の温度を高温に保ち、か
つ、小さな水滴は落下中にその水分が即座に蒸発する事
は勿論である。乾燥して舞い降りて来た粉体は、遮蔽板
およびシュートを滑り炉の中心近くに移動しシュートの
内孔から落下する。その粉体を熱風による微風に乗せて
中心の燃焼ブロックの突起に係止させ燃焼させる。ま
た、ストッパが落下する燃焼前の粉体を保持し、この箇
所で燃焼させる。一方、遮蔽板によって熱の発散が抑制
されているので、燃焼部の温度は極めて高くなり、燃焼
しやすくなる。また、粉体がシュートから燃焼ブロック
に移動するときに、微風によって運ばれるが風量は少な
くて済み、風による温度低下はわずかであり、ひいては
空気の気温を上昇させるための熱量は少なくて済む。こ
のほか、燃焼ガスは水滴の中をくぐり抜け、吸気管を通
って炉外に出るので、煤煙が取れて洗浄され、かつ、大
気中に低温となって排出される。また、ストッパによっ
て未燃焼の粉体が保持され、その下端近くに電熱線が装
着されているので直ちに再発火することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。なお、乾燥状態で粉体状になるものとして本
実施例においては、下水処理場から発生した汚泥の焼却
の場合について説明する。図２に示すように、円筒状の
焼却炉１の上部屋根には、汚泥水槽２内に設置したポン
プ３に連結した送泥管４が配設され、また、焼却炉１の
側面上部にはその周面に内外部と通じる環状筒体の吸気
リング５が設けられ、燃焼ガスが排気されるようになっ
ており、吸気リング５の断面積は通気に支障を来さない
よう十分に大きくされている。吸気リング５には吸気管
６の一端が開口され、吸気管６の他端は散水装置７の散
水室7a内に開口されている。

【０００８】一方、焼却炉１内上部の乾燥域８の下側に
位置して、焼却炉１の周面には内外部と通じる環状筒体
の送気リング９が設けられており、乾燥域８の下側壁面
から中央に向かって下がる円錐台状の傾斜を有するシュ
ート10が取付けられ、シュート10の内周下側に環状筒体
の送風リング11が設けられている。そして、後で詳しく
説明する熱ポンプ12の入力側である送風機13を介在した
送風管14は、散水室7a内に開口され、熱ポンプ12の出力
側である送気管15はこの送気リング９と連通されてい
る。また、送気管15の途中には送気分岐管16が送風量調
節弁17を介して接続され、送風リング11と連通されてい
る。

【０００９】次は焼却炉１の詳細について説明する。図
１に示すように、吸気リング５の内側は焼却炉１の壁面
になっており、吸気リング５の内側上端に細い溝5aが切
られて吸込み口が形成されている。また、送気リング９
の内側下端に水平に溝9aが切られ、乾燥域８下側に開口
されている。送風リング11は内端に環状溝11a が切ら
れ、その方向はシュート10に沿っている。そして、シュ
ート10の傾斜は、途中で乾燥されて降ってくる粉体が円
滑に滑り落ちるよう十分に大きくされている。

【００１０】また、シュート10の上方中央に円錐形の遮
蔽板18が設けられ、その傾斜は十分に大きくされ、遮蔽
板18とシュート10の間の間隔は、粉体が気流によって吹
き上げられない限度内においてなるべく小さくされてい
る。そして、シュート10の内周縁の内側から突出し、か
つ、遮蔽板18の下方の中心の粉体が集まる高さ箇所に燃
焼ブロック19が設けられており、その表面積はなるべく
小さくされ、これに満遍なく棘（突起）20が固着されて
いる。棘20は円板状のフィンでも良い。また、この燃焼
ブロック19の燃焼部分の下端近くに電熱線21が装着さ
れ、燃焼ブロック19の下端には円盤状のストッパ22が設
けられている。

【００１１】また、乾燥域８の上方の天井には、送泥管
４に連設した散布装置23が取付けられている。散布装置
23は複数の孔から小さな水滴となって全域に落下させる
のであるが、本発明では、軸心が上下方向に向いたパラ
ボラ状の衝突板24a を天井に取付け、外部から衝突板24
a を貫通して延びた送泥管４の端部を焦点付近にし、こ
の延びた先端に、上半分に満遍なく孔の開けられた散泥
球24b を装着している。汚泥は送泥管４を通り、散泥球
24b から噴射され、衝突板24a に当たって全域に垂直に
落下するように散布される。乾燥域８下方の、燃焼ブロ
ック19とシュート10の内縁の間にバーナ25が設けられて
おり、バーナ25の発熱量は汚泥等の燃焼による発熱量よ
りも十分に大きくされている。なお、燃焼ブロック19の
下方には、灰を取り出すためのゲート26を中央に配した
円錐状の受台27が設けられている。ゲート26の排出口の
大きさは後述の焼却炉内の気圧を考慮して、灰の排出の
勢いが適当になるように適宜の大きさにされている。

【００１２】次は散水装置７の構成について説明する。
散水室7aは焼却炉１の吸気管６と熱ポンプ12側の送風管
14との間に連設されており、天井には、無数の孔が満遍
なく開いた散水管28が一面に設けられ、散水管28に沿っ
てその上方の天井との隙間に円弧状の衝突板29が装着さ
れている。また、送風管14途中に設けた送風機13の揚程
は、焼却炉１内の気圧が軽い正圧となり灰の排出が円滑
になるように決定されている。

【００１３】次は熱ポンプ12の構成の詳細について説明
する。熱ポンプ12は外筒30の内部に螺旋状の吸熱リング
31と一体にされた内筒32が挿通され、外筒30と吸熱リン
グ31の外周先端とは同じく螺旋状のフィン33により連結
され、内筒32との間に螺旋状の通路が形成されている。
また、内筒32はその中心に設けられた芯材34と螺旋状の
邪魔板35により連結され同様に螺旋状の通路が形成され
ている。外筒30と内筒32との間に形成された通路には散
水室7aから延びた送風管14が連通され、この通路の他端
は大気中に開口されている。一方、内筒32内の通路は、
外筒30の大気中に開口された側が同様に大気中に開口さ
れ、その他端は送気管15に接続されている。

【００１４】また、内筒32の中程の冷却後に水蒸気が凍
結しないよう十分に空気が熱せられた位置に空気タービ
ン36が内蔵され、また内筒32の出力側出口付近に空気圧
縮機37が装着されている。この空気タービン36と空気圧
縮機37は共通のモータ38と変速機39によって駆動されて
いる。一方、外筒30の各フィン33の間の底面には排水管
40が分岐して開口され、排水管40の端部は水深が外筒30
内の気圧に比して十分に大きくされた排水槽41内の底面
近くの水中に開口されている。

【００１５】次は、作用について説明する。焼却炉１の
乾燥域８内において水滴が瞬時に蒸発するようにする事
が目的であるので、焼却炉１内へ送気管15を通って入る
空気、即ち送られた空気（以下、送気と言う。）と、吸
気管６を通る燃焼ガスのいれ混じった空気（以下、廃ガ
スと言う。）の温度は、焼却炉１内において 100度を遥
かにこえている事が必要である。ところが、先ず、廃ガ
スは散水装置７の散水室7a内でシャワーを浴びせられ、
廃ガス中の煤煙が洗い流されると共に、その温度は 100
度以下に低下して送風管14内を通る。その後、熱ポンプ
12の外筒30内を流れながら、反対方向から流れてくる空
気を熱し続けて最後は大気中に放出される。熱ポンプ12
内で空気を加熱して廃ガス自体が冷却すれば、廃ガス中
の乾燥域８と散水室7a内で作られた水蒸気が凝結して気
化の潜熱が放出され、顕熱に変わって対空気に伝達さ
れ、シャワーを浴びせられて廃ガスの温度は低下しても
熱が無駄になった訳ではない。

【００１６】このように、廃ガス中の水蒸気が凝結して
できた水は排水管40を通り排水槽41から大気中に排出さ
れる。また外筒30内の気圧は軽い正圧となっているの
で、排水管40内の水面は排水槽41よりも低くなるが、排
水槽41の水深が十分に高くされているので、排水管40か
ら廃ガスが吹き出す事はない。

【００１７】廃ガスについての説明を一旦、中断し、次
は熱ポンプ12内に供給された外気について説明する。上
記のように大気中から内筒32内に入った空気は、最初
は、間もなく大気中に放出される比較的に冷たい廃ガス
によって加温される。そのまま、邪魔板35に沿って周回
しながら流れると、反対方向からフィン33に沿って周回
して流れてくる廃ガスにより、内筒32と吸熱リング31を
介して熱せられるので、交叉して流れて行く中に徐々に
空気自体と廃ガスの温度が平衡して高くなる。

【００１８】このようにして熱せられた空気は、次に、
空気タービン36を通る。ここで減圧されて温度が低下し
て廃ガスとの熱交換が活発となり、改めて空気が熱せら
れるが、空気タービン36を通過する際に動力が得られる
ので、空気圧縮機37を駆動するための動力が節約出来
る。また余熱されているので、冷却によって水蒸気が凝
結し気化の潜熱が放出されて、効果的な冷却ができなく
なる事はない。

【００１９】このようにして空気は徐々に熱せられる
が、最後は、外筒30の入り口において全く冷えていない
新手の廃ガスにより、 100度近い温度になる迄熱せられ
た後に、空気圧縮機37により圧縮され、再び大気圧に近
い気圧に戻される。その際に熱を発して内筒32の末端か
ら 100度を遥かに超える温度の熱風が吹き出して、送気
管15を通じて焼却炉１内に送られる。

【００２０】再び廃ガスの作用について説明する。上記
の通り、熱交換中に気化の潜熱が顕熱に変わるので、大
気中に放出される際の廃ガスの温度が、外気と等しけれ
ば廃ガス中の熱量は全て回収された事になる。しかしな
がら、熱交換が正常に行なわれるためには、大気中に放
出される際の廃ガス温度が外気よりも若干高い事と、廃
ガス中の水蒸気が凍結しない事が必要である。従って、
冬期においては大気中に放出される際の廃ガスの温度
は、外気よりも十数度高くなるので、若干の損失は避け
られない。しかし、同じ熱量を送るにしても、減圧の程
度を大きくし温度を高くして風量を少なくすれば、損失
熱量は少なくする事ができる。また多少の損失が有って
も、燃焼や発酵による発熱によって熱が補われるので、
発熱量が極端に少なくない限り燃料を用いずに焼却する
事ができる。

【００２１】次は焼却炉１の作用の説明に戻る。散泥球
24b の上半分から水と一緒に勢い良く吹き出した汚泥
は、衝突板24a に当たり砕けて小さな水滴となって乾燥
域８内を落下する。一方、送気リング９から乾燥域８内
に百数十度以上の熱風が吹き出し、また、燃焼ガスが遮
蔽板18の周囲から数百度の熱風が吹き出して乾燥域８を
上昇しているので、上記の水滴の水分は落下中に蒸発し
固形分はひらひらとシュート10と遮蔽板18状に舞い降り
る。これら固形分はいずれも滑り落ちてシュート10の内
縁から落下し、送風リング11から吹き出している微風に
乗せられて、燃焼ブロック19の周囲に軽く吹き付けられ
る。そして、燃焼ブロック19の表面の棘20に引っ掛かり
燃焼して組織が破壊され灰になるまでは落下しない。従
って、燃焼ブロック19の下部に粉体が集中する事はな
く、均等に粉体は燃焼ブロック19の表面に広がり、ま
た、ストッパ22が有るので粉体が落下することは有り得
ない。

【００２２】また、送風量調節弁17によって送風リング
11から吹き出す風量は最小必要限度に調節されているの
で、燃焼ブロック19の表面が徒らに空気によって冷やさ
れる事はなく、また燃焼ブロック19の表面積もなるべく
小さくされている。しかも遮蔽板18により熱気が逃げな
いようにされているので、燃焼温度は極めて高く、燃焼
ブロック19は焼けている。したがって燃焼ブロック19に
接触した粉体は直ちに燃え上がる。また、万一着火しな
くても、電熱線21が有るので間もなく着火し燃焼する。

【００２３】燃焼により組織が破壊された灰の大部分
は、そのまま落下するが燃焼ガスと共に飛散した灰の一
部は、遮蔽板18内において対流を繰り返している間に落
下し、乾燥域８内まで上昇した灰の一部は、シャワーを
くぐる間に押し戻され、更に散水装置７によって除去さ
れる。従って、大気中に放出されて大気汚染の原因とな
る煤煙は殆どない。

【００２４】次は始動時の作用について説明する。焼却
炉１内のバーナ25に点火すれば、バーナ25の発熱量が汚
泥の燃焼による発熱量よりも大きくされているので、ま
もなく正常な運転に入る事ができる。また、焼却炉１内
の気圧が軽い正圧になっているので、ゲート26を開けば
溜った灰が排出される。

【００２５】

【発明の効果】従来、汚泥や粕等は水分が多く、焼却に
難渋していたが、熱ポンプにより焼却炉の廃棄ガスの熱
をほぼ 100パーセントに近く回収することができ、焼却
炉内に熱ポンプで得た熱風を流して高温雰囲気にするこ
とで、乾燥域と燃焼ブロックとを連接し焼却を一段階で
行ない、煤煙の飛散を防止し、円滑に燃焼を行なう事が
可能になった。従って、焼却炉の施工費が軽減されて、
汚泥等の焼却処理の普及が促進され、環境改善が成され
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる焼却炉の構成図である。

【図２】実施例において熱ポンプを併用した焼却炉の構
成図である。

【符号の説明】

１焼却炉６吸気管８乾燥域 10 シュート 12 熱ポンプ 15 送気管 18 遮蔽板 19 燃焼ブロック 20 突起 22 ストッパ 23 散布装置 25 バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 7/04 602 F23G 7/04 ZAB F23G 5/46 ZAB

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内の天井に焼却材料を混入した水を水
滴状に散布するための散布装置を設置すると共に、乾燥
域を介在して下方に、中央に向かって下がる傾斜面とし
た環状のシュートを設置し、該シュートの内孔に、突起
を全面に有する燃焼ブロックをストッパに立設し、該燃
焼ブロックの下部付近にバーナを配すると共に、該燃焼
ブロックの直上方に円錐形状の斜面を有する遮蔽板を配
設し、前記炉の上部に熱ポンプの入力側に接続する吸気
管を配設すると共に、炉の下部に熱ポンプの出力側に接
続する送気管を配設したことを特徴とする焼却炉。